Kalsium

20Ca Kalsium
Kalsium murni dalam atmosfer berpelindung argon
Garis spektrum kalsium
Sifat umum
Pengucapan	/kalsium/
Penampilan	abu-abu kusam, perak; dengan warna kuning pucat
Kalsium dalam tabel periodik
20Ca Hidrogen Helium Lithium Berilium Boron Karbon Nitrogen Oksigen Fluor Neon Natrium Magnesium Aluminium Silikon Fosfor Sulfur Clor Argon Potasium Kalsium Skandium Titanium Vanadium Chromium Mangan Besi Cobalt Nikel Tembaga Seng Gallium Germanium Arsen Selen Bromin Kripton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Mg ↑ Ca ↓ Sr kalium ← kalsium → skandium Lihat bagan navigasi yang diperbesar
Nomor atom (Z)	20
Golongan	golongan 2 (logam alkali tanah)
Periode	periode 4
Blok	blok-s
Kategori unsur	logam alkali tanah
Berat atom standar (Ar)	40,078±0,004 40,078±0,004 (diringkas)
Konfigurasi elektron	[Ar] 4s2
Elektron per kelopak	2, 8, 8, 2
Sifat fisik
Fase pada STS (0 °C dan 101,325 kPa)	padat
Titik lebur	1115 K ​(842 °C, ​1548 °F)
Titik didih	1757 K ​(1484 °C, ​2703 °F)
Kepadatan mendekati s.k.	1,55 g/cm3
saat cair, pada t.l.	1,378 g/cm3
Kalor peleburan	8,54 kJ/mol
Kalor penguapan	154,7 kJ/mol
Kapasitas kalor molar	25,929 J/(mol·K)
Tekanan uap P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T (K) 864 956 1071 1227 1443 1755
Sifat atom
Bilangan oksidasi	+1, +2 (oksida basa kuat)
Elektronegativitas	Skala Pauling: 1,00
Energi ionisasi	ke-1: 589,8 kJ/mol ke-2: 1145,4 kJ/mol ke-3: 4912,4 kJ/mol (artikel)
Jari-jari atom	empiris: 197 pm perhitungan: 194 pm
Jari-jari kovalen	176±10 pm
Jari-jari van der Waals	231 pm
Lain-lain
Kelimpahan alami	primordial
Struktur kristal	​kubus berpusat muka (fcc)
Kecepatan suara batang ringan	3810 m/s (suhu 20 °C)
Ekspansi kalor	22,3 µm/(m·K) (suhu 25 °C)
Konduktivitas termal	201 W/(m·K)
Resistivitas listrik	33,6 n nΩ·m (suhu 20 °C)
Arah magnet	diamagnetik
Suseptibilitas magnetik molar	+40,0×10−6 cm3/mol
Modulus Young	20 GPa
Modulus Shear	7,4 GPa
Modulus curah	17 GPa
Rasio Poisson	0,31
Skala Mohs	1,75
Skala Brinell	170–416 MPa
Nomor CAS	7440-70-2
Sejarah
Penemuan dan isolasi pertama	H. Davy (1808)
Isotop kalsium yang utama
Iso­top Kelim­pahan Waktu paruh (t1/2) Mode peluruhan Pro­duk 40Ca 96,941% stabil 41Ca renik 9,94×104 thn ε 41K 42Ca 0,647% stabil 43Ca 0,135% stabil 44Ca 2,086% stabil 45Ca sintetis 162,6 hri β− 45Sc 46Ca 0,004% stabil 47Ca sintetis 4,5 hri β− 47Sc γ – 48Ca 0,187% 6,4×1019 thn β−β− 48Ti

Kalsium atau zat kapur adalah sebuah elemen kimia dengan simbol Ca dan nomor atom 20. Mempunyai massa atom 40.078 amu. Kalsium merupakan salah satu logam alkali tanah, dan merupakan elemen kelima terbanyak di bumi. Kalsium juga merupakan ion kelima terbanyak di air laut dilihat dari segi molaritas dan massanya, setelah natrium, klorida, magnesium, dan sulfat.

Kalsium merupakan unsur logam kelima yang paling melimpah dalam tubuh manusia. Sebagai elektrolit, ion kalsium memainkan peran penting dalam proses fisiologis dan biokimia organisme maupun sel. Adapun pada jalur transduksi sinyal, kalsium bertindak sebagai pembawa pesan kedua. Kalsium juga berperan dalam pelepasan neurotransmitter dari neuron. Unsur ini memiliki peran dalam kontraksi semua jenis sel otot dan sebagai kofaktor dalam banyak enzim, serta berperan dalam pembuahan. Ion kalsium yang berada di luar sel berfungsi untuk mempertahankan perbedaan potensial melintasi membran sel, sintesis protein, dan pembentukan tulang.

Karakteristik

Klasifikasi

Pada tabel sistem periodik, kalsium termasuk golongan 2A (atau IIA) yakni logam alkali tanah, bersama beberapa unsur lain, yakni berilium (Be), magnesium (Mg), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), dan radium (Ra). Kalsium memiliki sifat yang sangat mirip dengan unsur-unsur lebih berat lain dalam kelompoknya, seperti strontium, barium, dan radium. Sebuah atom kalsium memiliki dua puluh elektron yang tersusun dalam konfigurasi elektron $[Ar]4s^{2}$.

Fisik

Kalsium lebih keras daripada timbal tetapi dapat dipotong dengan pisau dengan susah payah. Sementara kalsium adalah konduktor listrik yang lebih buruk daripada tembaga atau aluminium berdasarkan volume, kalsium adalah konduktor yang lebih baik berdasarkan massa daripada keduanya karena kepadatannya yang sangat rendah.

Titik leleh kalsium adalah 850°C (1.560°F) sementara titik didihnya 1.440°C (2.620 °F). Adapun kalsium memiliki kepadatan sebesar 1,54 g/cm³.

Kimia

Kalsium adalah logam alkali tanah dengan simbol Ca dan nomor atom 20, terletak di periode keempat tabel periodik dalam Golongan 2. Kalsium adalah unsur paling melimpah dan logam paling melimpah ketiga menurut beratnya yang terdapat di kerak bumi. Namun, kalsium mudah bereaksi dengan oksigen dan air sehingga kalsium tidak ditemukan dalam bentuk logam di alam, melainkan berupa batu kapur (CaCO3), kapur (CaO) dan kalsium fluorida.

Kalsium dapat membentuk garam dengan halida, seperti CaCl2 atau CaF2. Kalsium klorida memiliki berbagai fungsi, salah satunya sebagai bahan pengering (drying agent).

${\ce {CaCl2 + 2H2OH2(l) -> 2 CaCl2.2H2O}}$

Kalsium karbonat penting dalam pembentukan stalaktit dan stalagmit gua. Reaksi ini memungkinkan kalsium karbonat dilarutkan ke dalam larutan sebagai kalsium bikarbonat. Reaksi sebaliknya kemudian dapat mengubah larutan menjadi kalsium karbonat padat, membentuk paku batu kapur di gua-gua saat larutan kalsium bikarbonat menetes secara vertikal selama beberapa milenium. Adapun reaksi kimia berlangsung seperti berikut.

${\ce {CaCO3(s) + CO2(l) + H2O (l) -> Ca(HCO3)2}}$

Selain itu, logam kalsium cukup reaktif dan bergabung dengan air pada suhu kamar menghasilkan gas hidrogen dan kalsium hidroksida. Produk kemudian akan membentuk gelembung hidrogen pada permukaan logam kalsium.

${\ce {Ca(s) + 2H2O (g) -> Ca(OH)2(aq) + H2(g)}}$

Kalsium dapat berekasi dan larut dalam asam untuk membentuk ion terdisosiasi Ca dan Cl bersama dengan gas Hidrogen, seperti pada reaksi berikut.

${\ce {Ca(s) + 2HCl (aq) -> Ca^2 (aq) + 2Cl- (aq) + H2 (g)}}$

Sejarah

Meskipun kalsium adalah unsur kelima yang paling melimpah di kerak bumi, kalsium tidak pernah ditemukan bebas di alam karena mudah membentuk senyawa dengan bereaksi dengan oksigen dan air. Logam kalsium pertama kali diisolasi oleh Sir Humphry Davy pada tahun 1808 melalui elektrolisis campuran kapur (CaO) dan merkuri oksida (HgO). Saat ini, kalsium metalik diperoleh dengan menggantikan atom kalsium dalam kapur dengan atom aluminium dalam wadah panas bertekanan rendah. Sekitar 4,2% dari kerak bumi terdiri dari kalsium.

Sumber

Susu dan produk susu

Susu merupakan minuman yang terkenal akan kandungan kalsium yang tinggi dan dapat membantu memperkuat tulang dan gigi, begitu pula dengan produk berbahan dasar susu. Satu cangkir susu, 200 gram yoghurt, atau 200 ml susu kedelai yang diperkaya kalsium mengandung sekitar 300 mg kalsium. Adapun susu khusus yang diperkaya kalsium dapat memberikan jumlah kalsium yang lebih besar dalam volume susu yang lebih kecil yakni mulai dari 280 mg hingga 400 mg per 200 ml susu. Namun, kebanyakan masyarakat di wilayah Asia, Amerika, dan Afrika cenderung menderita intoleransi laktosa. Gangguan ini disebabkan ketidakmampuan tubuh untuk mencerna laktosa yang didapatkan dari susu maupun produk susu.

Biji-bijian

Biji-bijian merupakan sumber energi yang mengandung berbagai zat nutrisi kalsium yang tinggi, termasuk biji poppy, wijen, seledri, dan chia. Misalnya, 1 sendok makan (9 gram) biji poppy mengandung 127 mg kalsium atau 10% dari Nilai Harian, sementara biji wijen mengandung 7% kalsium yang direkomendasikan.

Ikan

Ikan sarden dan salmon kalengan merupakan makanan dengan kadar kalsium yang tinggi karena tulangnya yang bisa dimakan. Satu kaleng sarden seberat 3,75 ons (92 gram) mengandung 27% dari kebutuhan kalsium, sementara salmon kaleng memiliki 19%

Manfaat

Lingkungan

Senyawa kalsium karbonat akan mengikat partikel tanah dan mengubah sifat tanah, sehingga pori-pori tanah menjadi penuh yang dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan tanah. Kalsium menjadi bahan utama yang digunakan dalam teknik biosementasi. Kandungan kalsium dalam tanah juga berfungsi untuk mengoreksi sifat keasaman (pH) tanah, menetralisir kejenuhan zat-zat yang bersifat racun bagi tanah, meningkatkan efektivitas dan efisiensi penyerapan zat-zat hara, menjaga tingkat ketersediaan unsur hara mikro, memperbaiki porositas, struktur, serta aerasi tanah yang bermanfaat bagi mikrobiologi dan kimiawi tanah, sehingga tanah menjadi gembur, dan sirkulasi udara dalam tanah menjadi lancar.

Tanaman

Kalsium dalam tanaman berperan dalam proses pertumbuhan, pembelahan, dan perpanjangan sel. Komponen ini dapat membantu menguatkan, mengatur daya tembus, dan serta merawat dinding sel. Selain itu, kalsium juga memiliki peran penting pada titik tumbuh akar. Apabila terjadi defiensi Ca atau kekurangan kalsium, maka akan mengganggu proses pembentukan dan pertumbuhan akar sehingga berperngaruh terhadap terhambatnya penyerapan zat hara. Adapun berbagai gejala dapat timbul apabila terjadi defisit unsur kalsium, antara lain, melemahnya titik tumbuh dan terjadi perubahan bentuk daun menjadi keriting, mengecil, hingga rontok. Kalsium juga dapat menyebabkan tanaman tumbuh tinggi tetapi tidak kokoh hingga terhambatnya pembentukan bunga. Namun, kelebihan kalsium tidak berdampak banyak hanya mempengaruhi pH tanah.

Hewan dan Manusia

Peran utama kalsium dalam tubuh adalah untuk memberikan struktur dan kekuatan pada kerangka. Dalam struktur eksoskeleton awal dan pada cangkang, sifat kaku struktural umumnya karena adanya kalsium karbonat. Pada vertebrata seperti reptil, ikan, mamalia, dan manusia, struktur kerangka terutama disusun oleh kalsium fosfat yang disebut kristal hidroksiapatit. Jenis kalsium fosfat ini ditemukan pula dalam kolagen. Ion kalsium pada permukaan tulang berikatan dengan ion dalam cairan tubuh, sehingga memungkinkan pertukaran ion yang penting dalam menjaga keseimbangan kalsium dalam darah dan tulang.

Kalsium adalah mineral yang amat penting bagi manusia, antara lain bagi metabolisme tubuh, penghubung antar saraf, kerja jantung, dan pergerakan otot. Kalsium juga merupakan struktur yang banyak ditemui pada tulang, disebut juga sebagai bank kalsium. Hal ini berarti, apabila kalsium dalam darah menurun, maka tubuh akan mengambil cadangan dari tulang dengan bantuan beberapa hormon.

Kalsium juga membantu mengatur kontraksi otot. Ketika saraf merangsang otot, tubuh akan melepaskan kalsium. Kalsium ini dapat membantu protein dalam otot melakukan kerja kontraksi. Sementara saat tubuh memompa kalsium keluar dari otot, otot akan kembali rileks.

Selain itu, kalsium pun memainkan peran kunci dalam pembekuan darah. Proses pembekuan darah merupakan bagian yang kompleks dan memiliki berbagai langkah. Salah satu bagian prosesnya yakni melibatkan berbagai bahan kimia, termasuk kalsium.

Berikut beberapa manfaat kalsium bagi manusia:

• Mengaktifkan saraf
• Melancarkan peredaran darah
• Melenturkan otot
• Menormalkan tekanan darah
• Menyeimbangkan tingkat keasaman darah
• Menjaga keseimbangan cairan tubuh
• Mencegah osteoporosis (keropos tulang)
• Mencegah penyakit jantung
• Menurunkan risiko kanker usus
• Mengatasi kram, sakit pinggang, wasir, dan reumatik
• Mengatasi keluhan saat haid dan menopause
• Meminimalkan penyusutan tulang selama hamil dan menyusui
• Membantu mineralisasi gigi dan mencegah pendarahan akar gigi
• Mengatasi kering dan pecah-pecah pada kulit kaki dan tangan
• Memulihkan gairah seks yang menurun/melemah
• Mengatasi kencing manis (mengaktifkan pankreas)

Setelah umur 20 tahun, tubuh manusia akan mulai mengalami kekurangan kalsium sebanyak 1% per tahun. Dan setelah umur 50 tahun, jumlah kandungan kalsium dalam tubuh akan menyusut sebanyak 30%. Kehilangan akan mencapai 50% ketika mencapai umur 70 tahun dan seterusnya mengalami masalah kekurangan kalsium.

Gejala awal kekurangan kalsium adalah seperti lesu, banyak keringat, gelisah, sesak napas, menurunnya daya tahan tubuh, kurang nafsu makan, sembelit, berak-berak, insomnia, kram, dan sebagainya.

Pranala luar

• (Inggris) The Calcium Information Resource